KIISE Transactions on Computing Practices (정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지)

Korean Institute of Information Scientists and Engineers (한국정보과학회)
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Design and Implementation of Flash Translation Layer with O(1) Crash Recovery Time

O(1) 크래시 복구 수행시간을 갖는 FTL의 설계와 구현

  • Received : 2015.04.06
  • Accepted : 2015.07.08
  • Published : 2015.10.15
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Abstract

The capacity of flash-based storage such as Solid State Drive(SSD) and embedded Multi Media Card(eMMC) is ever-increasing because of the needs from the end-users. However, if a flash-based storage crashes, such as during power failure, the flash translation layer(FTL) is responsible for the crash recovery based on the entire flash memory. The recovery time increases as the capacity of the flash-based storages increases. We propose O1FTL with O(1) crash recovery time that is independent of the flash capacity. O1FTL adopts the working area technique suggested for the flash file system and evaluates the design on a real hardware platform. The results show that O1FTL achieves a crash recovery time that is independent of the capacity and the overhead, in terms of I/O performance, and achieves a low P/E cycle.

최근 널리 사용되는 Solid State Drive(SSD), embedded Multi Media Card(eMMC) 등의 플래시 저장장치는 사용자 요구에 의해 점점 그 용량이 증대되고 있다. 플래시 저장장치 내부의 Flash Translation Layer(FTL)은 전원 유실 등의 크래시 상황에서 전체 플래시 영역을 대상으로 복구하는 동작을 하게 되는데, 저장장치의 고용량 화로 인해 그 시간이 길어지는 문제가 발생한다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 저장장치 용량에 비례하지 않도록 O(1) 크래시 복구 수행 시간을 갖는 O1FTL을 제안한다. 이를 위해 본 연구팀은 기존에 플래시 파일 시스템에서 제안된 작업 영역 기법을 FTL에 적용하고 실제 하드웨어 플랫폼에 구현하였다. 실험 결과, 다양한 용량에 대해 유사한 복구 시간을 달성함을 보였으며, I/O 성능, 수명에 대해서는 대단히 적은 오버헤드를 요구하는 것을 검증하였다.

Keywords

Acknowledgement

Grant : (SW 스타랩) 성능 및 보안 SLA 보장이 가능한 차세대 클라우드 인프라SW 개발, SDN 2.0 실현을 위한 네트워크 가상화 플랫폼 핵심 기술 및 서비스 연구

Supported by : 정보통신기술진흥센터

References

  1. Wu, Chin-Hsien, and Hsin-Hung Lin, "Timing analysis of system initialization and crash recovery for a segment-based flash translation layer," ACM Transactions on Design Automation of Electronic Systems (TODAES), 17(2), 2012.
  2. Wu, Po-Liang, Yuan-Hao Chang, and Tei-Wei Kuo, "A file-system-aware FTL design for flashmemory storage systems," Design, Automation & Test in Europe Conference & Exhibition, 2009, DATE'09, IEEE, 2009.
  3. Zhang, Chi, et al., "Deterministic crash recovery for NAND flash based storage systems," Proc. of the The 51st Annual Design Automation Conference on Design Automation Conference, ACM, 2014.
  4. Park, Hyunchan, Sam H. Noh, and Chuck Yoo, "O1FS: Flash file system with O (1) crash recovery time," Journal of Systems and Software, 2014.
  5. The OpenSSD project: Jasmine Platform. [Online]. Available: http://www.openssd-project.org/
  6. Saxena, Mohit, et al., "Getting real: lessons in transitioning research simulations into hardware systems," USENIX FAST, 2013.
  7. Lim, Sang-Phil, Sang-Won Lee, and Bongki Moon, "FASTer FTL for enterprise-class flash memory SSDs," Storage Network Architecture and Parallel I/Os (SNAPI), International Workshop on. IEEE, 2010.